Pertemuan 7: Simulasi ALU dan Control Unit

Sub-CPMK 3.2 - Pemrograman Sistem Embedded

Jenis

Praktikum

SKS

3 (1 Teori + 2 Praktikum)

Sub-CPMK

3.2

Tools

Simulator Online

Tujuan Pembelajaran

Memahami arsitektur dan fungsi ALU (Arithmetic Logic Unit)

Menganalisis komponen-komponen ALU dan operasi yang dapat dilakukan

Mengimplementasikan operasi aritmetika dan logika

Memahami cara ALU melakukan perhitungan dan operasi logika

Simulasi Control Unit dan sinyal kontrol

Menganalisis peran Control Unit dalam mengkoordinasi operasi CPU

Praktikum menggunakan simulator

Hands-on experience dengan simulator ALU dan Control Unit

Teori: ALU dan Control Unit

Arithmetic Logic Unit (ALU)

ALU adalah komponen digital yang melakukan operasi aritmetika dan logika. ALU merupakan jantung dari CPU yang mengeksekusi instruksi-instruksi perhitungan.

Diagram Blok ALU

Input Registers

A, B

Operation Code

OP Code

Output Register

Result

Status Flags: Zero, Carry, Overflow, Sign

Operasi ALU

Aritmetika: ADD, SUB, MUL, DIV, INC, DEC
Logika: AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR
Shift: Logical Shift, Arithmetic Shift, Rotate
Comparison: Compare, Test

Control Unit

Control Unit bertanggung jawab untuk mengontrol operasi CPU dengan menghasilkan sinyal-sinyal kontrol berdasarkan instruksi yang sedang dieksekusi.

Fungsi Control Unit:

Instruction decoding
Sequence control
Execution of micro-operations
Timing and control signals
Handling interrupts

Simulator ALU

ALU Simulator

00000000

Result

00000000

Flags

0000

Input A (8-bit binary)

Input B (8-bit binary)

Operation

ALU Simulator Ready...
Pilih operasi dan klik Execute

Status Flags

Zero (Z)

Carry (C)

Overflow (V)

Sign (S)

Langkah-langkah Praktikum

Setup Input Values

Masukkan nilai biner 8-bit untuk Register A dan Register B. Pastikan format biner yang valid (hanya 0 dan 1).

Pilih Operation

Pilih jenis operasi yang ingin dijalankan dari dropdown menu. Perhatikan perbedaan antara operasi aritmetika dan logika.

Execute Operation

Klik tombol "Execute Operation" untuk menjalankan operasi. Perhatikan perubahan pada Result register dan status flags.

Analisis Hasil

Periksa hasil operasi dan status flags. Pahami mengapa flags tertentu bernilai 1 atau 0.

Eksperimen

Coba berbagai kombinasi input dan operasi. Amati pola yang terjadi pada hasil dan flags.

Latihan Praktikum

Exercise 1: Operasi Aritmetika Dasar

Lakukan operasi berikut dan catat hasil serta status flags:

A = 00001010, B = 00000011, Operation = ADD
A = 00001111, B = 00000100, Operation = SUB
A = 00000101, B = 00000010, Operation = ADD

Exercise 2: Operasi Logika

Implementasikan operasi logika berikut:

A = 11001100, B = 10101010, Operation = AND
A = 11001100, B = 10101010, Operation = OR
A = 11001100, B = 10101010, Operation = XOR

Exercise 3: Analisis Flags

Cari input yang menyebabkan:

Zero Flag = 1
Carry Flag = 1
Overflow Flag = 1
Sign Flag = 1

Exercise 4: Shift Operations

Eksperimen dengan shift operations:

A = 10000001, Operation = SHL (berapa kali?)
A = 00000001, Operation = SHR (berapa kali?)
Analisis efek pada Carry Flag